质子加速器利用电场把质子加速到高能量，并用磁场约束和引导束流。
常见类型包括直线加速器（LINAC）、回旋加速器和同步加速器，各有能量、脉冲和体积优势。
它们在基础粒子物理研究、放射性同位素制备、材料科学以及医学领域（如质子放射治疗）具有重要应用。
质子束因为能量沉积集中（布拉格峰），能更精确地损伤肿瘤而保护周围正常组织。
建造与运行挑战包括高真空、射频系统、磁学精密控制、辐射防护与成本。
在技术层面，质子加速器通过射频腔提供周期性加速，采用四极磁铁进行聚焦，偏转磁铁改变轨迹，真空腔和屏蔽结构保证束斑质量与安全。
同步加速器通过同步改变磁场使质子稳态提速，回旋加速器则通过恒定磁场与交变电场螺旋上升能量。
现代设施常配备束流监测、准直器和实时成像（CT、PET）用于定位与剂量验证。
在医学方面，质子治疗对儿童肿瘤和靠近重要器官的肿瘤尤为有利。
与传统X射线治疗相比，可显著降低二次癌风险和放射并发症。
全球已有数百台质子治疗系统投入临床，但大型回旋加速器与旋转回转体导致占地与建造费用高昂。
研究者致力于降低成本、提高可及性，例如开发紧凑型回旋体、线性快加速器和基于激光的台式加速源，以扩展临床与工业应用。